摘 要：本文介紹了一種多路開關穩壓電源及top247y的工作原理，重點討論了開關電源和高頻變壓器的設計。

    關鍵詞：開關電源；電磁干擾

    概述

    在三相逆變器用開關電源中，電源的工作方式有兩種，一種是應用工頻變壓器供電，另一種是應用開關穩壓電源供電。隨著微電子和電力電子技術的發展，它們都毫無例外地使用開關電源。開關電源具有重量輕、體積小、效率高、穩壓范圍寬等優點，正朝著短、小、輕、薄、單片集成化、智能化的方向發展。美國powerintegrations公司在2001年初開發的單片開關電源集成芯片top247y屬于該公司第四代單片開關電源集成電路topswitch－gx系列。該系列產品除具備topswitch－fx系列的全部優點之外，還將最大輸出功率從75w擴展到250w，適合構成大、***率的高效率、隔離式開關電源。它的開關頻率高達132khz，這有助于減小高頻變壓器及整個開關電源的體積。本文介紹了一種基于top247y的多路開關穩壓電源，其結構簡單、成本低廉、制作調試方便，基本上能達到所要求的條件。

    topswitch－gx系列芯片工作原理

     圖1給出了top247y芯片內部結構圖，共有6個引出端，它們分別是控制端c、線路檢測端l、極限電流設定端x、源極s、開關頻率選擇端f和漏極d。利用線路檢測端(l)可實現4種功能：過壓(ov)保護；欠壓(uv)保護；電壓前饋(當電網電壓過低時用來降低最大占空比)；遠程通／斷(on／off)和同步。而利用極限電流設定端，可從外部設定芯片的極限電流。在每個開關周期內都要檢測功率mosfet漏源極導通電阻ros(on)上的漏極峰值電流id(pk)，當id(pk)>ilimit時，過電流比較器就輸出高電平，依次經過觸發器、主控門和驅動級，將mosfet關斷，起到過電流保護作用。

    電源啟動時，連接在漏極和源極之間的內部高壓電流源向控制極充電，在re兩端產生壓降，經rc濾波后，輸入到pwm比較器的同相端，與振蕩器產生的鋸齒波電壓相比較，產生脈寬調制信號并驅動mosfet管，因而可通過控制極外接的電容充電過程來實現電路的軟啟動。當控制極電壓uc達到5.8v時，內部高壓電流源關閉，此時由反饋控制電流向uc供電。在正常工作階段，由外界電路構成電壓負反饋控制環，調節輸出級mosfet的占空比以實現穩壓。當輸出電壓升高時，uc升高，采樣電阻re上的誤差電壓亦升高。而在與鋸齒波比較后，將使輸出電壓的占空比減小，從而使開關電源的電壓減小。當控制極電壓低于4.8v時，mosfet管關閉，控制電路處于小電流等待狀態，內部高壓電流源重新接通并向uc充電，其關斷/自動復位滯回比較器可使uc保持在4.8～5.8v之間。當開關電源的負載很輕時，能自動將開關頻率從132khz降低到30khz(半頻模式下則由66khz降至15khz)，可降低開關損耗，進一步提高電源效率。

    多路輸出的開關電源設計

    由top247y構成的多路開關電源原理圖見圖2，其中輸出三路200ma、15v的直流電，一路400ma、15v的直流電，以及1a、5v的直流電。多路電源用高頻變壓器獲得多組電壓輸出，經快速恢復二極管、電容濾波后得到多路直流電源。

    當電源輸入交流85～265v時，交流電壓u依次經過電磁干擾(emi)濾波器(c1，l1)、輸入整流濾波器(kbl406g，c2)獲得直流高壓ui。ui經過r1接l端，能使極限電流隨ui升高而降低。它使用c3，vd型漏極鉗位二極管p6ke200a和阻斷二極管d1，以替代價格較高的tvs(瞬態電壓抑制器)，用于吸收在top247y關斷時由高頻變壓器漏感產生的尖峰電壓，對漏極起到保護作用。次級電壓經過整流、濾波后獲得多路輸出。其中15v電源輸出所用的是快速恢復二極管，其他輸出用的二極管是肖特基二極管，其目的是減少整流管的損耗。

    該電源采用3枚芯片，包括top247y(u1)、光耦合器ltv817a，以及可調式精密并聯穩壓管lm431。為減小高頻變壓器體積和增強磁場耦合程度，次級繞組采用了堆疊式繞法。其穩壓原理為，u=ur4+uz+ulm431。當u發生變化時，如u增加時，流過光耦的電流增大，光耦輸出的電流隨著增大，流經top247y控制端的電流增加，而占空比則減小，從而u下降，這樣達到穩壓的目的，反之u減小時也有相同的原理。

    可調精密穩壓管lm431的內部參考電壓為2.495v，輸出